Разработка компьютерной имитационной модели силовой трёхфазной кабельной линии (КЛ), учитывающей частотно-зависимые удельные параметры и взаимоиндукцию токоведущих частей кабеля для изучения переходных (волновых) процессов при пробоях изоляции в режимах диагностики. Моделирование волновых процессов в силовой кабельной линии в режимах диагностики, с учетом влияния схемы испытания и элементов заземления свободных жил КЛ на искажение формы и периода волнового процесса, при помощи разработанной имитационной компьютерной модели силовой КЛ. Обработка и анализ полученных результатов имитационной модели силовой КЛ (схем испытания, параметров элементов заземления здоровых жил силовых кабельных линий по критерию минимума искажения волнового процесса в кабеле). Разработка рекомендаций по оптимизации параметров устройств ОМП и схем испытания КЛ, на основе обработки и анализа волновых процессов в моделируемых КЛ.

В результате 1 этапа НИОКР разработана компьютерная имитационная модель силовой трёхфазной кабельной линии (КЛ) 6 кВ, учитывающая частотно-зависимые удельные параметры и взаимоиндукцию токоведущих частей кабеля. Модель позволила дополнительно изучить переходные (волновые) процессы при различных вариациях повреждений изоляции высоковольтного кабеля в режимах диагностики. Моделирование волновых процессов в силовой кабельной линии в режимах диагностики, позволило установить влияние схемы испытания и элементов заземления свободных жил КЛ на искажение формы и периода волнового процесса (рефлектограммы), позволяющих локализовать место повреждения изоляции в силовой кабельной линии с высокой точностью (погрешность не превышает 1% и больше зависит от точности измерительной аппаратуры). Необходимо отметить, что моделировался волновой процесс в канале кабельной линии, возникающий в результате пробоя (отказа) изоляции и распространяющийся в обе стороны от места короткого замыкания (КЗ), когерентным источником которого (волнового процесса) является разряд короткого замыкания (искровой разряд), а не источник напряжения, подключенный к кабельной линии. По результатам моделирования волновых процессов установлено, что при заплывающем пробое жилы кабеля на оболочку, возникающий в канале волновой процесс имеет форму близкую к затухающей синусоиды, позволяющей выделить период распространения волны напряжения. Зная скорость распространения электромагнитной волны в канале КЛ и время одного периода, можно определить безошибочно расстояние до места повреждения. В случае более сложного вида короткого замыкания «жила-жила» с высоким переходным сопротивлением в месте повреждения, так называемый «заплывающий» пробой, волновой процесс в каналах КЛ значительно искажается. В сформированном волновом процессе при таком повреждении затруднительно выделить период распространения электромагнитной волны и как следствие определить зону повреждения изоляции кабельной линии. Выполнив исследования влияния схемы испытания силовой трёхфазной кабельной линий на волновой процесс в канале кабеля (возникающего при различных вариациях пробоя изоляции) удалось установить, что для минимизации искажения волновых процессов в кабельной линии при высоковольтном испытании свободные жилы трёхфазного кабеля необходимо заземлять через высоковольтные резисторы. Также были опробованы варианты заземления жил через конденсаторы, диоды и индуктивность, показавшие худший результат по сравнению с резисторами. Критерием минимизации искажения волнового процесса в КЛ служили форма образования электромагнитной волны и период её распространения. Трёхфазная модель силовой кабельной линии позволила определить оптимальные параметры схемы испытания изоляции. В результате анализа полученных результатов имитационной модели силовой КЛ, а именно схемы испытания КЛ, параметров элементов заземления здоровых жил силовых кабельных линий выработаны рекомендации к схеме проведения диагностических работ на кабельной линии, позволяющие снизить время ремонтных работ. Сопротивление высоковольтных резисторов, подключаемые к здоровым жилам кабеля при высоковольтном испытании должно быть на порядок больше волнового сопротивления. Волновое сопротивление для кабельных линий данного класса составляет 30 Ом, следовательно, резисторы необходимо использовать во время испытательных работ не менее 300 Ом. Предложенная схема испытания КЛ с подключением резисторов к свободным жилам позволяет определить место повреждения при любом виде повреждения с высоким переходным сопротивлением в месте повреждения, волновой процесс не искажается как при междуфазном повреждении «жила-жила», так и при пробое «жила-оболочка». Данное схемное решение позволит исключить длительный и трудоёмкий процесс «прожига» изоляции КЛ. Предложены рекомендации по оптимизации параметров устройств ОМП, направленные на повышение эффективности локализации мест повреждения, путём добавления к устройству ОМП высоковольтного блока согласования. Целесообразно в принципиальной схеме технического средства определения места повреждения изоляции кабельных линии использовать высоковольтные резисторы номиналом не менее 300 Ом. Предложенные высоковольтные резисторы необходимо разместить в высоковольтном блоке согласования (ВБС) устройства ОМП. Конструктивно устройство ОМП должно оснащаться тремя высоковольтными выводами для подключения каждой фазы кабельной линии. Также необходимо в ВБС разместить высоковольтные преобразователи напряжения, позволяющие напрямую подключить устройство ОМП к силовой кабельной лини. Данные конструктивные решения отличают новое устройство ОМП от существующих отечественных аналогов, которые имеют только один вывод для подключения к жиле кабельной линии без возможности прямого подключения во время высоковольтного испытания. Предложенные рекомендации позволят получить усовершенствованное устройство ОМП применимое в распределительных сетях 6-10 кВ, позволяющее фиксировать с минимальным искажением рефлектограммы для задач ОМП.